ポリエチレングリコール：ポリマー医薬研究の先駆け

PEGのユニークな性質

PEG（ポリエチレングリコール）化のパイオニアであるHarris、Veronese、Hermansonらによれば、そのユニークな性質は以下のように記されています。

▶ タンパク質の様々な部位に付与することが可能です。N末端リシンならびにシステインのチオールなどが主に用いられます。アスパラギン酸およびグルタミン酸のカルボキシル基およびC末端も選択肢には入りますが、選ばれることは前述のものに比べると少ないとされています。

▶ スペーサーならびにクロスリンカーとしても機能させることが可能です。

▶ 溶解性を向上させますが、荷電した側鎖を持ちません。

▶ 動物実験の結果免疫原性を持たないことが判明しておりFDAによって内服薬として承認されています。

▶ PEG誘導体は純粋かつ単分散の短鎖PEG分子から多分散で直鎖状および分岐を持つ長鎖PEGまで各種誘導体を入手可能です。またモノマーであるエチレンオキサイドから様々な分子量、形状のものを選択可能です。さらに、官能基も豊富に選べることから、様々な分子を位置選択的に付与することが可能です。

PEGの物理的及び化学的性質

PEGの物理的・化学的性質は下記のようなものが挙げられます。

▶ 親水性および疎水性の溶媒いずれにも高い溶解性をします（水やトルエン、ジクロロメタン等を含む様々な有機溶媒など）が、ジエチルエーテル、ヘキサン、エチレングリコールには不溶です。修飾を行うことで、溶解性を向上させることが可能です。

▶ 水中できわめて大きな運動性と排除体積を持ち、同時に大きな流体力学半径を有します。

▶ 金属カチオンとの錯体を形成します。

▶ タンパク質および核酸の精製の際、沈殿法の沈殿剤として用いることが可能です。

▶ 他のポリマーの水溶液と二層系を形成します。

バイオ医薬及び低分子医薬のPEG化による効果

PEG化による効果は下記のようなものが挙げられます。

▶ 結合した分子の溶解性を向上させます。

▶ 免疫原性を抑制し、免疫寛容を惹起します。

▶ 体外への排出速度を緩やかにし、薬物動態特性を変化させます。

▶ 膜透過性を付与します。

▶ 電気浸透の速度を変化させます。

市販されているPEG化医薬品

参考文献

Iris Biotech社がご提供可能な試薬一覧

分岐型PEG化試薬

直鎖型PEGに比べ分岐型PEGは分子鎖の排除体積が増すため、より凝集力が低下し溶解性を上げることが可能とされており、また流体力学半径を大きくする目的でもお使いいただけます。

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アミノ基とカルボン酸を末端に持つPEG(NH₂-PEG-COOH)と活性エステル

両末端にカルボン酸およびアミノ基を持つPEGは、非常に多くの官能基に対して反応性を持つため、PEG化において有用な試薬です。前述のような溶解性の向上、アグリゲーションの低下、免疫原性の抑制だけでなく、排除体積効果の増大による非特異的な吸着の回避を目的とした固体表面への修飾にもお使いいただけます。

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その他の末端修飾された活性化PEG

ホルミル基、アクロイル基、エポキシ基、ヒドロキシ基、ジカルボン酸などの官能基が付与されたものをご用意しております。

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末端にアミン、ヒドラジンおよびグアニジンを持つPEG

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クリック反応用アルキン-PEG及びアジド-PEG

アジドとアルキンは[3+2] 双極子付加環化反応の1種できわめて高収率かつ高い官能基選択性で進行します。ほかにどのような官能基があっても、ほぼアルキンとアジドのみが反応し単一の生成物を生じるため、様々な官能基と併用可能です。

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ビオチン-PEG

PEGスペーサーはビオチン化した様々な生体分子同士のアグリゲーションを抑制します。アビジンのビオチン結合サイトは、アビジンタンパク質の表面から約9Å内側に空いたポケット部分に存在するため、ビオチン分子と標識タンパク質との間に、スペーサーとしてPEGを導入することで結合効率を向上させることが可能です。

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チオール-PEG

リポアミド-PEG

ナノテクノロジー/バイオナノテクノロジーにおいて、金及び銀のナノ粒子のナノ粒子の応用範囲は量子ドットや磁気粒子など年々広まっており、診断薬をはじめ、治療、センサーなど多岐に渡ります。金属粒子はそのままでは水溶性を持ちませんが、チオールを用い修飾することで自己組織化単分子膜を形成し、もう一方の末端を用いてタンパク質など別の分子を結合させることが可能です。

チオエステル-PEG-カルボン酸

これらの試薬は、タンパク質にPEGを挿入すると同時にアミノ末端をチオール末端に変換できる画期的な試薬です。チオールはマレイミド、ビニルスルホン、ハロアセトアミド等と反応性を持ち、特異的に反応させることが可能です。

ヒドロキシ-PEG-チオール

チオールと反応性を持つマレイミド、ビニルスルホン、ハロアセトアミド等と反応し、水溶性の向上、凝集性の抑制を付与しながら抗原性および免疫原性を示さないという特徴を持ちます。

メトキシ-PEG-チオール

メトキシPEG-チオールは修飾表面のチオールやジスルフィド、マレイミド、ビニルスルホン、ハロアセトアミド等と反応性を持ち、親水性を持たせることが可能です。

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マレイミド-PEG

マレイミドがチオールと反応してチオエーテルを形成しさらに別の分子を結合することが可能です。

これらの試薬はハプテンとその担体の結合を活性化し、抗原性を抑制することで他の化合物との非特異的反応を減らすように設計されています。この特性は抗体の評価に直接つながるため非常に重要なパラメータです。

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シラン-PEG

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その他PEG関連試薬

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PEG化の参考文献

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